一种利用人体增强近场通信的通信系统及通信方法与流程

本发明涉及无线通信技术领域，特别涉及一种利用人体增强近场通信的通信系统及通信方法。

背景技术

随着社会的不断发展，人们对可穿戴的智能无线耳机的需求越来越大，相较于传统的有线耳机，无线耳机省去了繁琐的耳机线，大大提高了耳机佩戴的便捷性和舒适度。采用nfmi(近场通信技术)技术，可以实现左右对耳之间高质量的信号传输，具有通信功耗低、传输距离短、受人头及身体的干扰小等优点，前景广阔。nfmi属于短距高频的无线通信技术，工作频率在10～30mhz范围，传输距离在50cm以内。

现有技术中为了实现近场通信，通常采用磁芯绕线电感天线实现磁耦合，为了能放置于无线耳机内部，其尺寸较小(典型尺寸5*3*2mm3)，电感线圈的开口面积小，左右耳机内部的电感耦合系数小，近场通信系统的发射和接收功耗大，并且磁芯电感基本采用表面贴装的方式与pcb板进行集成，左右电感采用平行的方式进行磁耦合，进一步减弱了磁耦合，减小了接收的信噪比，信号幅度较低，通信质量较差。

因此，为了解决上述问题，需要增强近场通信，提高的信号幅度的及一种利用人体增强近场通信的通信系统及通信方法。

技术实现要素：

本发明的一个方面在于提供一种利用人体增强近场通信的通信系统，所述系统包括结构相同的两个耳机系统，其中有个耳机系统包括发射/接收开关，以及与所述发射/接收开关连接的发射机、接收机和匹配电路，所述发射/接收开关使所述匹配电路在发射机和接收机之间切换连接；

所述耳机系统还包括与匹配电路连接的电感线圈，以及并联接入发射机通路的人体电极，所述人体电极与所述发射机通路之间连接电极开关。

优选地，所述发射机采用差分结构，发射通路包括第一发射支路和第二发射支路，所述接收机的接收通路包括第一接收支路和第二接收支路，所述匹配电路的接入通路包括第一接入支路和第二接入支路。

优选地，人体电极通过第三发射支路连接所述第一发射支路，人体电极通过第四发射支路连接所述第二发射支路。

优选地，电极开关包括第一电极开关和第二电极开关，所述第一发射支路与第三发射支路之间连接所述第一电极开关，所述第二发射支路与第四发射支路之间连接所述第二电极开关。

优选地，所述系统还包括与所述发射机和接收机连接的基带信号处理器，检测接收信号幅度的信号幅度检测电路和开关控制器。

本发明的另一个方面在于提供一种利用人体增强近场通信的通信方法，所述方法包括以下步骤：

主耳机系统断开与人体接触电极连接的电极开关，采用电感线圈发射通信信号，从耳机系统读取接收通信信号的第一信号幅度；

主耳机系统闭合电极开关，通过人体辅助发射通信信号，从耳机系统读取接收通信信号的第二信号幅度，比较第一信号幅度和第二信号幅度；

若第一信号幅度大于第二信号幅度，则主耳机系统断开与人体接触电极连接的电极开关，通过电感线圈发射通信信号；若第一信号幅度小于第二信号幅度，则主耳机系统保持电极开关闭合，通过电感线圈和人体共同发射通信信号。

本发明的再一个方面在于提供一种利用人体增强近场通信的通信方法，所述方法包括以下步骤：

主耳机系统断开第一电极开关和第二电极开关，采用电感线圈发射通信信号，从耳机系统读取接收通信信号的第三信号幅度；

主耳机系统闭合第一电极开关，通过人体辅助发射通信信号，从耳机系统读取接收通信信号的第四信号幅度，比较第三信号幅度和第四信号幅度；

若第三信号幅度大于第四信号幅度，则主耳机系统断开与人体接触电极连接的第一电极开关，通过电感线圈发射通信信号；若第三信号幅度小于第四信号幅度，则主耳机系统保持第一电极开关闭合，通过电感线圈和人体共同发射通信信号。

优选地，所述方法还包括：若第三信号幅度大于第四信号幅度，则主耳机系统断开与人体接触电极连接的第一电极开关，并且，

闭合第二电极开关，通过人体辅助发射通信信号，从耳机系统读取接收通信信号的第五信号幅度，比较第三信号幅度和第五信号幅度；

若第三信号幅度大于第五信号幅度，则主耳机系统断开与人体接触电极连接的第二电极开关，通过电感线圈发射通信信号；若第三信号幅度小于第五信号幅度，则主耳机系统保持第二电极开关闭合，通过电感线圈和人体共同发射通信信号。

本发明利用人体增强近场通信的系统激及方法，为了提高接收的信号幅度，在输端引出人体电极，将人体电极直接接到人体上，经过人体与大地之间形成信号通路，人体等效为电感、电阻和电容的无源网络，起到了低q的电感的作用，从而人体与接收电路的电感之间产生磁耦合，通过对左右对耳自身的电感及相对位置的优化，人体通信信号和电感线圈的通信信号在相位上同向，接收电感的接收信号得以增强。

本发明利用人体增强近场通信的系统及方法，通过不断检测电感线圈的通信信号幅度与人体通信的信号幅度，避免人体通信信号对电感线圈的通信信号的衰减，保证接收信号的增强。

应当理解，前述大体的描述和后续详尽的描述均为示例性说明和解释，并不应当用作对本发明所要求保护内容的限制。

附图说明

参考随附的附图，本发明更多的目的、功能和优点将通过本发明实施方式的如下描述得以阐明，其中：

图1示意性示出了人体增强近场通信的示意图。

图2示意性示出了本发明一个实施例中利用人体增强近场通信的通信系统的结构示意图。

图3示出了本发明一个实施例中利用人体增强近场通信的通信方法的流程框图。

图4示出了本发明另一个实施例中利用人体增强近场通信的通信系统的结构示意图。

图5示出了本发明另一个实施例中利用人体增强近场通信的通信方法的流程框图。

具体实施方式

通过参考示范性实施例，本发明的目的和功能以及用于实现这些目的和功能的方法将得以阐明。然而，本发明并不受限于以下所公开的示范性实施例；可以通过不同形式来对其加以实现。说明书的实质仅仅是帮助相关领域技术人员综合理解本发明的具体细节。

在下文中，将参考附图描述本发明的实施例，相关技术术语应当是本领域技术人员所熟知的。在附图中，相同的附图标记代表相同或类似的部件，或者相同或类似的步骤，除非另有说明。下面结合具体的实施例，对本发明的内容进行说明，如图1所示人体增强近场通信的示意图，无线耳机之间采用nfmi(近场通信技术)进行通信。实施例中，以主从耳机中的一个耳机为例，为了增强通信质量，本发明发射信号的时候引入人体电极，通过人体电极与人体1接触(例如人体电极与人体耳朵通道的皮肤接触)，发射端的电感线圈与接收端电感线圈之间产生磁耦合通信，同时引入的人体电极使人体与大地之间产生磁场形成信号通路，与接收端的电感线圈耦合，提高信号幅度，增强通信质量。

如图2所示本发明一个实施例中利用人体增强近场通信的通信系统的结构示意图，根据本发明的实施例，一种利用人体增强近场通信的通信系统包括结构相同的两个耳机系统，其中一个耳机系统包括发射/接收开关(t/r开关)110，以及与发射/接收开关110连接的发射机102、接收机103和匹配电路104，发射/接收开关(t/r开关)110用于在发射机102发射通路和接收机的接收通路之间切换，使匹配电路104在发射机102和接收机103之间切换连接。

当发射/接收开关(t/r开关)110切换至发射机与匹配电路104连接时，该耳机为信号发射端，用于发射通信信号。当发射/接收开关(t/r开关)110切换至接收机103与匹配电路104连接时，该耳机为信号接收端，用于接收通信信号。

根据本发明的实施例，一种利用人体增强近场通信的系统还包括与匹配电路104连接的电感线圈105，以及并联接入发射机102通路的人体电极106，人体电极106与发射机102通路之间连接电极开关107。通过闭合和断开电极开关107实现人体电极接入到发射机102通路中。

本发明一种利用人体增强近场通信的系统还包括与发射机102和接收机103连接的基带信号处理器101，检测接收信号幅度的信号幅幅度检测电路108和开关控制器109。信号幅度检测电路108一端接入基带信号处理器101，另一端连接接收机103的接收通路用于检测接收信号幅度。开关控制器109接入基带信号处理器101中，基带信号处理器101向开关控制器109下发指令，控制发射/接收开关(t/r开关)110的切换及电极开关107的断开/闭合。

图3示出了本发明一个实施例中利用人体增强近场通信的通信方法的流程框图,下面的实施例以主耳机系统发射通信信号为例，应当理解主耳机系统与从耳机系统结构相同，通信过程中可以相互切换。根据本发明，本实施例一种利用人体增强近场通信的通信方法包括如下方法步骤：

主耳机系统100断开与人体接触电极106连接的电极开关107，发射/接收开关(t/r开关)110切换至发射机102与匹配电路104接通，采用电感线圈105发射通信信号与接收端的电感线圈(接收信号的耳机线圈)进行磁耦合，从耳机系统200的信号幅度检测电路208读取接收通信信号的第一信号幅度vp0。

从耳机系统200检测到第一信号幅度vp0向主耳机系统100反馈，基带信号处理器101控制开关控制器109闭合电极开关107，将与人体接触的人体电极106并联接入到发射机102的发射通路中，人体与大地之间产生的磁场与接收端的电感线圈(接收信号的从耳机的线圈)进行磁耦合，通过人体辅助发射通信信号。

从耳机系统200的信号幅度检测电路208读取接收通信信号的第二信号幅度vp1，比较第一信号幅度vp0和第二信号幅度vp1。

若第一信号幅度大于第二信号幅度(vp0＞vp1)，则主耳机系统100断开与人体接触电极连接的电极开关107，通过电感线圈发射通信信号；若第一信号幅度小于第二信号幅度(vp0＜vp1)，则主耳机系统100保持电极开关107闭合，通过电感线圈和人体共同发射通信信号，增强通信质量。

图4示出了本发明另一个实施例中利用人体增强近场通信的通信系统的结构示意图，本实施例中一种利用人体增强近场通信的通信系统包结构相同的两个耳机系统，其中一个耳机系统包括发射/接收开关(t/r开关)，以及与发射/接收开关(t/r开关)110连接的发射机102、接收机103和匹配电路104，发射/接收开关110使匹配电路104在发射机102和接收机103之间切换连接。

根据本发明，本实施例中发射机102采用差分结构，发射通路包括第一发射支路111和第二发射支路112，接收机的接收通路包括第一接收支路113和第二接收支路114，匹配电路104的接入通路包括第一接入支路115和第二接入支路116。本实施例中发射/接收开关(t/r开关)110包括第一发射/接收开关(t/r开关)119和第二发射/接收开关(t/r开关)120。第一发射/接收开关(t/r开关)119用于切换第一发射支路111和第一接收支路113与匹配电路104的连接，第二发射/接收开关(t/r开关)120用于切换第二发射支路112和第二接收支路114与匹配电路104的连接。在另一些实施例中，发射/接收开关(t/r开关)110可以将第一发射支路111和第二发射支路112，第一接入支路115和第二接入支路116作为整体，进行与匹配电路104连接的切换，无需分别进行切换。

根据本发明，本实施例中一种利用人体增强近场通信的通信系统还包括与匹配电路104连接的电感线圈105，以及并联接入发射机102通路的人体电极106，人体电极106与发射机102通路之间连接电极开关107。

本实施例中人体电极106通过第三发射支路121连接第一发射支路111，人体电极106通过第四发射支路122连接第二发射支路112。电极开关107包括第一电极开关118和第二电极开关117，第一发射支路111与第三发射支路121之间连接第一电极开关118，第二发射支路112与第四发射支路122之间连接第二电极开关117。通过闭合和断开电极开关107实现，人体电极206接入到发射机102通路中。

本发明一种利用人体增强近场通信的通信系统还包括与发射机102和接收机103连接的基带信号处理器101，检测接收信号幅度的信号幅幅度检测电路108和开关控制器109。信号幅度检测电路108一端接入基带信号处理器101，另一端连接接收机103的接收通路(包括第一接收支路113和第二接收支路114)用于检测接收信号幅度。开关控制器109接入基带信号处理器101中，基带信号处理器101向开关控制器109下发指令，控制发射/接收开关(t/r开关)110的切换(包括第一发射/接收开关(t/r开关)119和第二发射/接收开关(t/r开关)220的切换)及电极开关107的断开/闭合(包括第一电极开关118和第二电极开关117的断开/闭合)。

图5示出了本发明另一个实施例中利用人体增强近场通信的通信方法的流程框图，同样地，本实施例仍以主耳机系统发射通信信号为例，应当理解主耳机系统与从耳机系统结构相同，通信过程中可以相互切换。本实施例中一种利用人体通信增强经常通信的方法包括如下方法步骤：

主耳机系统100断开人体接触电极106连接的第一电极开关118和第二电极开关117，发射/接收开关(t/r开关)110的第一发射/接收开关(t/r开关)119和第二发射/接收开关(t/r开关)120切换至发射机102与匹配电路104接通，采用电感线圈105发射通信信号与接收端的电感线圈(接收信号的耳机线圈)进行磁耦合，从耳机系统200的信号幅度检测电路208读取接收通信信号的第三信号幅度vp2。

从耳机系统200检测到第三信号幅度vp2向主耳机系统100反馈，基带信号处理器,101控制开关控制器109闭合第一电极开关118，将与人体接触的人体电极106通过第一发射三支路121并联接入到发射机102发射通路的第一发射支路111中，人体与大地之间产生的磁场与接收端的电感线圈(接收信号的从耳机的线圈)进行磁耦合，通过人体辅助发射通信信号。

从耳机系统200的信号幅度检测电路208读取接收通信信号的第四信号幅度vp3，比较第三信号幅度vp2和第四信号幅度vp3。

若第三信号幅度大于第四信号幅度(vp2＞vp3)，则主耳机系统100断开与人体接触电极106连接的第一电极开关118，通过电感线圈105发射通信信号。

若第三信号幅度小于第四信号幅度(vp2＜vp3)，则主耳机系统100保持第一电极开关118闭合，通过电感线圈105和人体共同发射通信信号，增强通信质量。

上述方法中，当第三信号幅度大于第四信号幅度(vp2＞vp3)，主耳机系统100断开与人体接触电极106连接的第一电极开关118。

并且，基带信号处理器101控制开关控制器109闭合第二电极开关117，将与人体接触的人体电极106通过第四发射支路122并联接入到发射机102发射通路的第二发射支路112中，人体与大地之间产生的磁场与接收端的电感线圈(接收信号的从耳机的线圈)进行磁耦合，通过人体辅助发射通信信号。

从耳机系统200的信号幅度检测电路208读取接收通信信号的第五信号幅度，比较第三信号幅度和第五信号幅度vp4。

若第三信号幅度大于第五信号幅度(vp2＞vp4)，则主耳机系统100断开与人体接触电极连接的第二电极开关117，通过电感线圈发射通信信号。

若第三信号幅度小于第五信号幅度(vp2＜vp4)，则主耳机系统100保持第二电极开关117闭合，通过电感线圈106和人体共同发射通信信号，增强通信质量。

本发明利用人体增强近场通信的系统及方法，为了提高接收的信号幅度，在输端引出人体电极，将人体电极直接接到人体上，经过人体与大地之间形成信号通路，人体等效为电感、电阻和电容的无源网络，起到了低q的电感的作用，从而人体与接收电路的电感之间产生磁耦合，通过对左右对耳自身的电感及相对位置的优化，人体通信信号和电感线圈的通信信号在相位上同向，接收电感的接收信号得以增强。

本发明利用人体增强近场通信的系统及方法，通过不断检测电感线圈的通信信号幅度与人体通信的信号幅度，避免人体通信信号对电感线圈的通信信号的衰减，保证接收信号的增强。

结合这里披露的本发明的说明和实践，本发明的其他实施例对于本领域技术人员都是易于想到和理解的。说明和实施例仅被认为是示例性的，本发明的真正范围和主旨均由权利要求所限定。